Synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities

The main task of the work was obtaining the high efficient diffraction elements to generate high quality laser beams with phase singularities. The method of recording such diffractive structures on the organic photoresist and further replication to the transparent and reflective materials is describ...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2003
Hauptverfasser: Ivanovskyy, A.A., Basistiy, I.V., Soskin, M.S.
Format: Artikel
Sprache:English
Veröffentlicht: Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України 2003
Schriftenreihe:Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/118004
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities / A.A. Ivanovskyy, I.V. Basistiy, M.S. Soskin // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2003. — Т. 6, № 2. — С. 249-253. — Бібліогр.: 9 назв. — англ.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-118004
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1180042025-02-09T21:55:53Z Synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities Ivanovskyy, A.A. Basistiy, I.V. Soskin, M.S. The main task of the work was obtaining the high efficient diffraction elements to generate high quality laser beams with phase singularities. The method of recording such diffractive structures on the organic photoresist and further replication to the transparent and reflective materials is described. Off-axis and on-axis holograms of optical vortices with different topological charges were computer generated and recorded. The exposure characteristics of the photoresist Shipley S1800 was investigated. The maximum achieved diffraction efficiency was 30 % (for the normal incidence case). The quality of the intensity and phase distribution was investigated. As criteria of the beam quality we accept the relative coincidence between experimental and theoretical data. We assume that ratio more than 0.8 indicates the good fitness. For this assumption over 90 % of the beam energy produced by our computer generated hologram (CGH) concur with theoretical distribution. Our diffraction elements recorded on photoresist are much better that ones recorded on silver emulsion. They were successfully used in the experimental investigations in our laboratory. The authors wish to express their thanks to the colleague from the Institute of Semiconductor Physics, NAS of Ukraine, Kostyukevich S. A. for his assistance in measurements. 2003 Article Synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities / A.A. Ivanovskyy, I.V. Basistiy, M.S. Soskin // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2003. — Т. 6, № 2. — С. 249-253. — Бібліогр.: 9 назв. — англ. 1560-8034 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/118004 en Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics application/pdf Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language English
description The main task of the work was obtaining the high efficient diffraction elements to generate high quality laser beams with phase singularities. The method of recording such diffractive structures on the organic photoresist and further replication to the transparent and reflective materials is described. Off-axis and on-axis holograms of optical vortices with different topological charges were computer generated and recorded. The exposure characteristics of the photoresist Shipley S1800 was investigated. The maximum achieved diffraction efficiency was 30 % (for the normal incidence case). The quality of the intensity and phase distribution was investigated. As criteria of the beam quality we accept the relative coincidence between experimental and theoretical data. We assume that ratio more than 0.8 indicates the good fitness. For this assumption over 90 % of the beam energy produced by our computer generated hologram (CGH) concur with theoretical distribution. Our diffraction elements recorded on photoresist are much better that ones recorded on silver emulsion. They were successfully used in the experimental investigations in our laboratory.
format Article
author Ivanovskyy, A.A.
Basistiy, I.V.
Soskin, M.S.
spellingShingle Ivanovskyy, A.A.
Basistiy, I.V.
Soskin, M.S.
Synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities
Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics
author_facet Ivanovskyy, A.A.
Basistiy, I.V.
Soskin, M.S.
author_sort Ivanovskyy, A.A.
title Synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities
title_short Synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities
title_full Synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities
title_fullStr Synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities
title_full_unstemmed Synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities
title_sort synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities
publisher Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
publishDate 2003
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/118004
citation_txt Synthesis, recording and metrology of laser beams with phase singularities / A.A. Ivanovskyy, I.V. Basistiy, M.S. Soskin // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2003. — Т. 6, № 2. — С. 249-253. — Бібліогр.: 9 назв. — англ.
series Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics
work_keys_str_mv AT ivanovskyyaa synthesisrecordingandmetrologyoflaserbeamswithphasesingularities
AT basistiyiv synthesisrecordingandmetrologyoflaserbeamswithphasesingularities
AT soskinms synthesisrecordingandmetrologyoflaserbeamswithphasesingularities
first_indexed 2025-12-01T04:37:17Z
last_indexed 2025-12-01T04:37:17Z
_version_ 1850279292272902144
fulltext 249����������� �� ������������������������������������������ ���� �� � ��������������������! � ��� �����������������������"� �����#�����������$�%&��������������� ��������� '���� ��� ��� �()*�+�� ����� ��������� ��� ����� ��� ���� � �� � ����� ����� ���� ����� ������������� ���� ���� ������ ���� �������� !��� � ���� ,������ ��$� ��-�������-� ���� �����$� ����������� ������� ��� ����� ���� �� � ����� ��� ��������� ���! � ���� �'� � ���� ����� �� �-�� ������� .�����! � ��� ����������� ��� �������� ��� ����� ���� �� � ����� ��� ��������� ���! � ����� ('�����&����� � ��� ��'/���.�����! � ��� ������������ � �� � �������� �� ��������������� � �� �� ������ ����� ������������ � � ��� �� � ��� � ����� �������� ��� �� � � ������� ���� � �� �������� ����� � �������� � ����� �� ���� ���������� � �������� �� � � �� � ���� ��� ������ ����� � �� ����� �� � �������� � ��� �� � ��� ���� � � ��� �� ���� � �� ������ ���� ����� ��� ��!�"���� ��� !�"���������� ������������������� ������ ���� � ������������������� ��� � ��� ��� ��� ��� ��� ��� ���� ����� � "����� �������� �! ������� ��� �� ������� ����� ����� ���#$%%����� � � ������ ����� � �"� � ����� � ������������ ����� ������� &%�'� (���� �� � �� ��� � ��� � � ��� )���� ������������ �� � � � ����� � ������ ����������� ����� � � ������ ������ ���� ���� ��� �� � � � ���������� � ��� ��� �� � � ����� � ��� ��! � � �� �� � "� �� ����� ���� �� ������������* ����� ������������ �� ���� �%�$�� ����� � �� ��������� ����+������������ ���� ��� ��,%�'������ �� � � ���������� ����������� ��� � � ��� �� ������� � (�-.)� �� ��������� �� �� ������ ����������� �� ��� ���������� � � �� � ���� ��� ������� ����� �� � ����� �� �� ����� � �� � ���� ��� � ���� �� ����� ���� ��� � ���� �������� �� �� � � �� � "� �� ���� � � �������� �� � � ���� ����������� "��� ���#������������� "/��� ��� �!� ��� ��������� /������� ����/������������ �� � � � ���� ����������� � ��� ��� � �� ��01�%0�%&2���� �� ���������������� �#3�%3�%&� �� ���� ����� � 4 ��� �� � ��� ������ �� � ����������� ��� �������� ���� ��� ���� ������ ��� ������ � �� ����� �� ��������� ! ��� ��� � ��������� ����� ��� � 5#65&6���� � ��� � � � ��� ���������� ����� ����� � ������������� ����������� � �� �� ����� /� � �� ���� � ������ ������ ���/�7� ���� �� ��������� ������������� ��7 ����������� ����� �� � ���������������� ���� ���� �5&6��.�� � �/��� ���� ���! �� ��������� ��� ������ � � ��������� ��� ������������� ! ���7���� ������ �� �� � � �������� ��� ������������� ���! ������������������� ������ �� +�� �������� ������� �/��� � ����� ������ �� ���� �� ��������� ����� ����� � ��������� � �� ������ ����! �������� ������ ��� �!� ��� ��������� �(�-.)�586� �� � �� ����������������9 ����������� � ������ �� �� ��! ������������ � �������������� ��� ����� � �� �� ����� ��� � ����������������������� �� ��� ��4 ������ �������� "� �� ���� � �� �� ��7 �� �� �� �� � ������� ��� � ��� ��� ������������ ��������� �� ��:��/��� � �������! ������������� ��� �� � ��������� � �� ��� ������ �� � ���� ������������ �������� ����� �� "���� �� ��� �� "�� ������ ����� � ��������� ���������! ��� �������� ���� �� ��� �������� ����� �506 ( ) , 2 2 2 0 0 )(2 arctan1exp exp),,,                             −++++−× ×−= tkzm zR k z z mi www w EtzE( R m ωϕρ ρρϕρ � (#) �� � � z,,ϕρ ��� ��� ����� ������������� �� �/� � ��� �� ��� ! � � �/�0%������ ����������� � ������� �� � / 2 2 0kw z R = ������ �;��� ������ � ��� � ��� ���������7 ��� �� �� � � ( ) 2/122 0 /1 Rzzww += �� �� �� �� 2 ��� ��� � ������� ��������������� ������ �� � ��+�����<�%�=���(#) � ����� ���� �-������ �� � � 4��� ������� �� � � � ��������� �������������� ��� ! � �� � �� �θ� ��� �� � 1!�"��� ��� �� ������ � � � �� � � ��� � ����� ��� ����� ������ � �� � � � �"� ����� 1 2 )1( 2 sin2sincos 2 arctan)1( )(2 cos ] [ 2 22 =++−+ ++−−− πθ θϕρ ρ ϕ mkzk z kw m zR k m o � �(0) 01% �"%��'2�3������ ���� ���� ����� �� ���# ��������� ��� ����� ��� ���� � �� � ����� ����� ��� =���(0)�������� ��� ���������������� �� ��� ���������! ��� ��*� ����� � �� �������� � � � ���� ��� ��� �! �� ����� "�� � ����������� ���5#6� � $%�������� ���� �� �� �� �� ��� �� ��� ���������������������������� ��� ����(�����>���� )������� � ��������� ����� �/�� ����! ��7 ���� ������ ���#$%%������� ����������� �� �������� �"� � ����� ���������� ��� ���� ��� � ������ ���� ����/ ������ � �������� � ���� �. !������ �������� ��������� ��� � �������880� � �� ��� ���� ������ � ���� � ������������ ��� � ������ ������� �������&3%%�����(?%� @#)�(+����#)��������� �� ����� ���� ������� ����������������������� �� ������ �������������������������������� �#%��� ������� �� ���������� �������� � ��� ����������� �� �� ����������< <�?%%� @#��4 ����� "� �� ����� ��� � �� ������� ����������0%%� @#��+����� ��� ��� ������� �� � �� � � ��� � ��� � ������ � �� � ���� ������ ������� �� ����� � ���������� �����(� �������� �� ��� �� ����������� )� 4 �������� �� ��� ���� ���9 ���� ����������� ����! ��� ����#&%%� @#�(+����0)���� � �� �������� ������� ��� �� ���� ����������� ����� ������� ����� �� ������ ���������� � �� �������� ������ �������� �� ������� �∆1�≈ ≈��@0�516�� ������0%%� @#�������� ���?$� � �(���� �#)� &���� �� &�� � ��� ����� ���������� � ������ ��� ���� � '()� �/� @# ∆1/� � #%% &%% 0%% ?$ 8%% #, 1%% #0 31% ? #%%% & ��� ��� � ���� ������ ��/��� �� �� �������� ��� ��� ������ ������ ������� ������������ �� ������ ���� ����� ��� ��� ������� �� ���:������������� �� ������ ��� ��� ��� ����� � ������� � ��� �� ��� ��4 ������������� ����� �� �� ���� ����������� �� ��� ���������� ����� ������� ��� ������ ���������� �� ��� �A�� "����� ���4 ���� ����� ��� ���� �������� ��� ������ ����� ���������� ����! � ������� ��-.�� ��� ���� ���� ������ ����� �� �� � ��� ���� ���4���������� � �� ��������� ����� ���� �� ��� ���� ������� ���� ��� ��� ��������� ���������� �� �� ���� �� �� �� ����� "���� ������ ������ ���7 ����� � ������ ! � �� � � ���� �� ��� �+����&��� � ���������� ��������! � "�������������������� �#�(+����&B)�� ����A��� !�"���� ! � �� � � ����� � �(+����&�)� �������� ��� � �"� ���������� � ����� ������� ���� � �-.�� ��������� � �"� ��������� �������� ��� ����� � � �� ������������� ��� ����� ��� "����� �� ��� � �! ��� ������ � ��������� ������� ������ ��� �+����8��� � ��� "����� ����� ������� ������ ���#$%%������� �������� � ������ ���� ������� ������ �� �� ��� � � ���� ����� � � ������ ������� �(�+)� �������� �(+����1)� *� +������ ��� ����� �������� � �� � �� ����������� ����������� ����� ���� ������ ���! �� ������������ � � ������� ��� ����������������� � � � ����������� ��� �������� �� * ����� � ������������ � ����� ������&%�'���� � �"�! � ��� �� ��������������� ����� �������������� � ����� �� ������������ ������ �������� ����&&�,�'�5,6536���� ����� � ���������� � ����� ���������� ����� � ��� ��� ������ �� ����� � !�� ������������� �(�� ���� )��4 ��� ���� ��5?6 C����D��� ����� �� ������ �� !� � �������������� ��! ��� ������������� ��� ���� ���� ������ ���������������! ,��� ��� :� ���� ���� ��� �� ��� �� � ��� �� ������� ���� ���� " ���������� ���<�#� ,��� � �� � � ����� ��� � ����-.� � ����� �� ��������� ��� �� ��� �� ���� ������� ���� ������ ��������� ���� � � � � � �� � � � � � � � � ,��� *��E��� "������ �������������� �#� (4)�� �� ����� !�"��� � � �� �! � � ���� � � (5)� ���� ���� ����� �� ���# ��������� ��� ����� ��� ���� � �� � ����� ����� ��� 01#�"%��'2�3������ �� ��� ����� ���� ���� � ������ ������������ ���� "�� � ����������� ���<�#����������� ��� ���� �-.�(+����?)���� � ��� ��� �� � ����� ��� � "� �� ! ����� � ������� ���������� ������������� ��� ������� (+����?�)���� �������� ������ "� �� ����� � ��� �� �� ��� �� �� �������� ��� ��������� �� ������� � ����(+��� ?�)�� ��� ���������� �F�� ��G��� � ������ ����� ���� � (+����?�)��* ���� � �� ��� � � ����� ���� ������� ���� � ���-./�������������� �� "�� �� � ����� �� ��� +����?����������������������� �� ����� � � � ������ � "! � �� ����� ���� �� ������� � ����� ������ ��� ������! ����/��� ����� ������ � �� � ��������� ���� � �� ��� ����� � ��� ���� ������������ ����� "���� � ����/��� �� ������������ ������ ���� � �� �� � ������ � � ���� ���������� ������ ��� ������� � "��� � ������ ������� ��� �� ��� ��� �� � ��� ������ ��� ����� ����� ��������� ��-.�5$6� +����� ��������� ��� ���� ������ ��� ������� � ��� ������� ����� �� ������ ���� "� �� ����� ���� �� ����� � � ���������������� �������������� ��(+����$)�� ��� "! � �� ����������� ������ � ����/�� ����� ��������� ��� ! �� �������" ������� ���H�� �� ���� ����� ��� ������� ������� ���* ���� ��� ��������� �� � ��� ��� ����� "���� / ���������� ��0���" �������� ����+����� ���" ���������� �� �� ��� ���� ������������������� �� et t e te e t i III I III I > > = if, if, η �/ (&) �� � ��������� ��� �� ������� � ������ ���������� � "� ��! ����� � ���������� ��!�����" �� ��� �� ��� ��� ��� � ���������� ���� ��� �� , 1 ∑= i i N ηη (8) ,��� -�� �� � "����� � ���� � ���� �� � ����� �� �#$%%� ������ ����� ,��� (� �� � ������ �� ��� � ���� �� ���������� � �������� �� ��� � �� �+� �������� � �� �� �� �� �� �� D E , % H , m k m D if fr ac ti o n e ff ic ie nc y , % R el i e f h ei gh t, mµ D o se , m J /cm 2 µ� µ� µ� � �� �� �� �� � � � ,��� .�� �� � � � ����� ����������� � �� ������ � ��� �� � �� �� ������-������ � � �� "� �� ����. !I � ��� �� � � ��� �� �� ������ (4)/ "� �� ���� (5)/� �����!� ���� � ��� �� �� ������ � �� "� �� ���� � � �� (�)� � ��� ��� ��� ��� � � ��� ��� ��� ��� � ��� ��� ��� ��� � ����� ��������� � �� ������� � � ! � � �� � �� �� �� � �� �" ��� � ����� ��������������1?�'��4�������� ��� � "������ ��� ���������������� ��� ����������� � ����� �����������-.� �� � ���� �������� �� � ���������������� ������ � � ������������������ "�� � ������ ��������� � ���� ��H��� ��������� ��������� ���� �������� ������� ���� ���� �� ���-������ �� � ����� "���� ����� "� �� ���������� � ��� ��� ������� �� ������� �� ��� �+����3��� � ����� � ���������������� ������ �-������ � � ���� �� ������( )/� "� �� ����(5)/������!� ���� �(�)� ��������� ��� ��� ���� ������������������� �� ������� � � ���� ���� � ��������� � ���������������� �� ������! ��� � 010 �"%��'2�3������ ���� ���� ����� �� ���# ��������� ��� ����� ��� ���� � �� � ����� ����� ��� �� � �������� ������� � � ������� ���" ��� ��� ��� ����� ���� �η�� ����� ��������� ����� ���� ��� � ����������� ���������� "� �� ���������������� ������ ��� �� ����� � ���������,#�8�'����� � � ������ ����������� �� ��! ��������������� �� ����� �������� ����� ���� ��� � � �� � ������ �%�$� * ����������� �������� ����������� �� ������������ ���� "�� � ����� ������������ �(+����,)��+�����������! ��� ���� �� !�"���� � �� � � ����� � �������� ���� � �� �! � � ���� ����� ���� ��(+����,�)���� � "� �� ��� ��� � ��������� ���� ����� ��� � ������ �5,6�         +−− 0 22 2)(2 cos~),,( R k zR k mzI ρρϕϕρ / (1) �� � ��� �6%������ ������������� �� � � � ���� ������! ��� � 4��� ��� ������� � "� �� ����� ���� �� ��������� � � ��� �� �������� �������� ��� �"� ��� �� � � ���� ��� � ���� ������/������� ������� � ������ ������������� ����������� � � � � � ,��� /�� �� � � � ����� ����������� � �� ������ � ��� �� � "� �� ���� � �� �� �� ������ �� ������ � � ��� �� �� ������ (4)/� "� �� ���� (5)/ �����!� ���� � ��� �� �� ������ � �� "� �� ���� � � �� (�)/� � � ����� ����������� � ��� �� � ���� "� � � � ���� (�)� � ��� ��� ��� ��� � � ��� ��� ��� ��� � ��� ��� ��� ��� � ����� ��������� � �� ������� � ! � � �� � � �� � �� � �� �" ! � � �� � �� �� �� � �� �" � ��� ��� ��� ��� ��� ��� �� �� ��� � ��� � � � � � � � ��� �� ���� ��� �� ���� � ��� ,��� 0�� J����� � ����� � ��� ��� � � ��� �� � �� �� ������ � �� "� ��! ���� � � ����� ����������� ���� �� � �� ������ � � � � �� ������ ������ ������ ������ �� ! � � �� � �� �� �� � �� �" ����� � ��� ��� ��� ��� � ��������� �� ���� � ����������� ��������� ���������� � ��� ���� �� ��������� ���������� � ! �� �� � � �� � �� � �� �� � � ���� ���� ����� �� ���# ��������� ��� ����� ��� ���� � �� � ����� ����� ��� 01&�"%��'2�3������ -� 1 ������ � H��� ���� �� � �������� ��� �� �� ������������ ��� ����� ���������� �� ��� ���������� ��������� �� ����� �� ���� �� �� ��������������� ���� ������� ��� ��������� �� ! ���7���� ���� �� ������� � � ������ ������ �� ������ ����������� ������ ������� � �������������� �� ��� �� ������������� � � ���� ���� ��� ��� ������� ������ ! ��� ��� ������� � ���������� � ����� �� ����������� � ����� ��� ��� � � �� � ���� �� � � �� � ���� �� ����� ����� ����� ���� ��� � ����� ���������� ��� ��� � "! � �� ����� � �������� ��� ���������������� ���� ��������� �� ����������������� "�� ����� ������ �������� ����� ��� ��� ��� �4 ������ ����� ��� ��������������/�I����� K���� /�L������ �������������������������� � �� � ��! �� ��� � � � ,��� 2���� ������ ���� �� �� !�"��� � � �� � � ����� � ���� �� � ���� "�� � ��4� @� �� �� �����/� 5� @� "� �� ���/� �� @� �� ������ ����� �� �4 � �� 5� 6��������� #� D�� ��� ����� /�D�E�E�� ����/� �� ������ ������� >>� ����� ��� � ������ - � ���� 0#,!0?3� (0%%#)� 0� D���������� /�D�E�E�� ����/��� ������������������I ������! � �����D�� � ������ ����� �������E����� ��+� �� ������ � ���������� �� >>������ ������� � �I ���-(8)�����0#!80� (#,,,)� &� -��� ��D��������� �/�I���H������ /�=� 7�.�� � /� �� � � :���/�� � ����� 4������/���� �����+�� � /�=����� �� �� � �! ��� � ���-������ � � � � ��� ����� ������� � ������ � � � >>� ����� �� � ������ �� 32/� ���� 031!0?#� (0%%0)� 8� E��C��� :�7� ��/�D�E�E�� ����� � ��D�� ��� ����� /� J�� � � � ������� ��� �� ���������� �� � � �� ��� ��� ��� ��� >>� M=�� J ���/� ( � ���� 80,!8&#� (#,,%)� 1� :��I��L��� �7��/�D����� ��� ��� �������� ������ ���� � ��� � �� � �� ���� /� ��� #1�J��D���� ����� � /� (#,$1)� (� �;��)� 3� ;�� ��� M�� ����� �/� ���������� :�� :���������/� J��� � �.� J� /� �������.���������/� ����� ����� ���IC�� ��J� �� / ��� 0,1� (#,?#)� ?� C����D��� ���/�D����������D�����/���������*���/�D����� ��� ��/� =� ���� !� � � ������������ ���������� � ��� ���� ������� ������ ��� �J��� �� !-������ �� � �/����4=�*/-3/ ���� 0&0!0&1� (#,,,)� $� D�E�E�� ����/�E�E�� �������/�D����� ����� /�D�� � � ������� ���� �� � � ������ � � ���!�"��� �������� ���� "/�N�� ���=� ���� � *�/� ���� 838!833� (0%%#)� ,� 4��E��:�������/�D���������� /�D��E��E�� ����/� ���������� ��� � ���������� �� � �� �� ��� ���� ��� �� �������� � ������ ����2/ ���� 3%8!3#0� (#,,1)�